В этой задаче необходимо найти отношение силы натяжения к
Рис. 3. Решение задачи 1 ()
Растянутая нить в этой системе действует на брусок 2, заставляя его двигаться вперед, но она также действует и на брусок 1, пытаясь препятствовать его движению. Эти две силы натяжения равны по величине, и нам как раз необходимо найти эту силу натяжения. В таких задачах необходимо упростить решение следующим образом: считаем, что сила является единственной внешней силой, которая заставляет двигаться систему трех одинаковых брусков, и ускорение остается неизменным, то есть сила заставляет двигаться все три бруска с одинаковым ускорением. Тогда натяжение всегда двигает только один брусок и будет равно mа по второму закону Ньютона. будет равно удвоенному произведению массы на ускорение, так как третий брусок находится на втором и нить натяжения должна уже двигать два бруска. В таком случае отношение к будет равно 2. Правильный ответ - первый.
Два тела массой и , связанные невесомой нерастяжимой нитью, могут без трения скользить по гладкой горизонтальной поверхности под действием постоянной силы (Рис. 4). Чему равно отношение сил натяжения нити в случаях а и б?
Выбор ответа: 1. 2/3; 2. 1; 3. 3/2; 4. 9/4.
Рис. 4. Иллюстрация к задаче 2 ()
Рис. 5. Решение задачи 2 ()
На бруски действует одна и та же сила, только в разных направлениях, поэтому ускорение в случае «а» и случае «б» будет одним и тем же, так как одна и та же сила вызывает ускорение двух масс. Но в случае «а» эта сила натяжения заставляет двигаться еще и брусок 2, в случае «б» это брусок 1. Тогда отношение этих сил будет равно отношению их масс и мы получим ответ - 1,5. Это третий ответ.
На столе лежит брусок массой 1 кг, к которому привязана нить, перекинутая через неподвижный блок. Ко второму концу нити подвешен груз массой 0,5 кг (Рис. 6). Определить ускорение, с которым движется брусок, если коэффициент трения бруска о стол составляет 0,35.
Рис. 6. Иллюстрация к задаче 3 ()
Записываем краткое условие задачи:
Рис. 7. Решение задачи 3 ()
Необходимо помнить, что силы натяжения и как векторы разные, но величины этих сил одинаковы и равны Точно также у нас будут одинаковы и ускорения этих тел, так как они связаны нерастяжимой нитью, хотя направлены они в разные стороны: - горизонтально, - вертикально. Соответственно, и оси для каждого из тел выбираем свои. Запишем уравнения второго закона Ньютона для каждого из этих тел, при сложении внутренние силы натяжения сократятся, и получим обычное уравнение, подставив в него данные, получим, что ускорение равно .
Для решения таких задач можно пользоваться методом, который использовался в прошлом веке: движущей силой в данном случае является результирующая внешних сил, приложенных к телу. Заставляет двигаться эту систему сила тяжести второго тела, но мешает движению сила трения бруска о стол, в этом случае:
Так как движутся оба тела, то движущая масса будет равна сумме масс , тогда ускорение будет равно отношению движущей силы на движущую массу 
Так можно сразу прийти к ответу.
В вершине двух наклонных плоскостей, составляющих с горизонтом углы и , закреплен блок. По поверхности плоскостей при коэффициенте трения 0,2 движутся бруски кг и , связанные нитью, перекинутой через блок (Рис. 8). Найти силу давления на ось блока.
Рис. 8. Иллюстрация к задаче 4 ()
Выполним краткую запись условия задачи и поясняющий чертеж (рис. 9):
Рис. 9. Решение задачи 4 ()
Мы помним, что если одна плоскость составляет угол в 60 0 с горизонтом, а вторая плоскость - 30 0 с горизонтом, то угол при вершине будет 90 0 , это обычный прямоугольный треугольник. Через блок перекинута нить, к которой подвешены бруски, они тянут вниз с одной и той же силой, и действие сил натяжения F н1 и F н2 приводит к тому, что на блок действует их результирующая сила. Но между собой эти силы натяжения будут равны, составляют они между собой прямой угол, поэтому при сложении этих сил получается квадрат вместо обычного параллелограмма. Искомая сила F д является диагональю квадрата. Мы видим, что для результата нам необходимо найти силу натяжения нити. Проведем анализ: в какую сторону движется система из двух связанных брусков? Более массивный брусок, естественно, перетянет более легкий, брусок 1 будет соскальзывать вниз, а брусок 2 будет двигаться наверх по склону, тогда уравнение второго закона Ньютона для каждого из брусков будет выглядеть:
Решение системы уравнений для связанных тел выполняется методом сложения, далее преобразовываем и находим ускорение:
Это значение ускорения необходимо подставить в формулу для силы натяжения и найти силу давления на ось блока:
Мы выяснили, что сила давления на ось блока приблизительно равна 16 Н.
Мы рассмотрели различные способы решения задач, которые многим из вас пригодятся в дальнейшем, чтобы понять принципы устройства и работы тех машин и механизмов, с которыми придется иметь дело на производстве, в армии, в быту.
Список литературы
- Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) - М.: Мнемозина, 2012.
- Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. - М.: Мнемозина, 2014.
- Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика-9. - М.: Просвещение, 1990.
Домашнее задание
- Каким законом мы пользуемся при составлении уравнений?
- Какие величины одинаковы у тел, связанных нерастяжимой нитью?
- Интернет-портал Bambookes.ru ( ).
- Интернет-портал 10klass.ru ().
- Интернет-портал Festival.1september.ru ().
Рассмотрим бесконечную нить, несущую заряд, равномерно распределённый по её длине. Заряд, сосредоточенный на бесконечно нити, конечно, тоже бесконечен, и поэтому он не может служить количественной характеристикой степени заряженности нити. В качестве такой характеристики принимается «линейная плотность заряда ». Эта величина равна заряду, распределённому на отрезке нити единичной длины:
Выясним, какова напряженность поля, создаваемого заряженной нитью на расстоянии а от неё (рис. 1.12).
Рис. 1.12.
Для вычисления напряжённости вновь воспользуемся принципом суперпозиции электрических полей и законом Кулона. Выберем на нити элементарный участок dl .На этом участке сосредоточен заряд dq = tdl , который можно считать точечным. В точке А такой заряд создаёт поле (см. 1.3)
Исходя из симметрии задачи, можно заключить, что искомый вектор напряжённости поля будет направлен по линии, перпендикулярной нити, то есть вдоль оси х . Поэтому сложение векторов напряжённости, можно заменить сложением их проекцией на это направление.
(1.7)
Рис. (1.12 b) позволяет сделать следующие заключения:
Таким образом
. (1.9)
Используя (1.8) и (1.9) в уравнении (1.7), получим
Теперь для решения задачи осталось проинтегрировать (1.10) по всей длине нити. Это означает, что угол a будет меняться от до .
В этой задаче поле обладает цилиндрической симметрией. Напряжённость поля прямо пропорциональна линейной плотности заряда на нити t и обратно пропорциональна расстоянию а от нити до той точки, где измеряется напряжённость.
Лекция 2 «Теорема Гаусса для электрического поля»
План лекции
Поток вектора напряженности электрического поля.
Теорема Гаусса для электрического поля.
Применение теоремы Гаусса для расчёта электрических полей.
Поле бесконечной заряженной нити.
Поле бесконечной заряженной плоскости. Поле плоского конденсатора.
Поле сферического конденсатора.
Первую лекцию мы закончили расчётом напряжённости полей электрического диполя и бесконечно заряженной нити. В обоих случаях использовался принцип суперпозиции электрических полей. Теперь обратимся ещё к одному методу вычисления напряжённости, основанному на теореме Гаусса для электрического поля. В этой теореме речь идёт о потоке вектора напряжённости через произвольную замкнутую поверхность. Поэтому прежде чем преступить к формулировке и доказательству теоремы, обсудим понятие «поток вектора».
Поток вектора напряжённости электрического поля
Выделим в однородном электрическом поле плоскую поверхность (рис. 2.1.). Эта поверхность - вектор, численно равный площади поверхности DS и направленный перпендикулярно поверхности
Рис. 2.1.
Но единичный нормальный вектор может быть направлен как в одну, так и в другую сторону от поверхности (рис. 2.2.). Произвольно выберем положительное направление нормали так, как это показано на рис. 2.1. По определению потоком вектора напряжённости электрического поля через выделенную поверхность называется скалярное произведение этих двух векторов:
Рис. 2.2.
Если поле в общем случае неоднородно, а поверхность S , через которую следует вычислить поток, не плоская, то эту поверхность делят на элементарные участки , в пределах которых напряжённость можно считать неизменённой, а сами участки - плоскими (рис. 2.3.) Поток вектора напряжённости через такой элементарный участок вычисляется по определению потока
Здесь E n = E ∙ cosa - проекция вектора напряжённости на направление нормали . Полный поток через всю поверхность S найдём, проинтегрировав (2.3) по всей поверхности
(2.4)
Рис. 2.3.
Теперь представим себе замкнутую поверхность в электрическом поле. Для отыскания потока вектора напряжённости через подобную поверхность проделаем следующие операции (рис. 2.4.):
Разделим поверхность на участки . Важно отметить при этом, что в случае замкнутой поверхности положительной считается только «внешняя» нормаль .
Вычислим поток на каждом элементарном участке :
Обратите внимание на то, что вектор «вытекающий» из замкнутой поверхности создаёт положительный поток, а «втекающий» - отрицательный.
Для вычисления полного потока вектора напряжённости через всю замкнутую поверхность, все эти потоки нужно алгебраически сложить, то есть уравнение (2.3) проинтегрировать по замкнутой поверхности S
популярное определение
Сила - это действие, которое может изменить состояние покоя или движения тела ; следовательно, он может ускорять или изменять скорость, направление или направление движения данного тела. Напротив, напряженность - это состояние тела, подверженного действию противодействующих сил, которые его притягивают.
Она известна как сила растяжения, которая при воздействии на упругое тело создает напряжение; Эта последняя концепция имеет различные определения, которые зависят от отрасли знаний, из которой она анализируется.
Канаты, например, позволяют передавать силы от одного тела к другому. Когда две равные и противоположные силы применяются на концах веревки, веревка становится натянутой. Короче говоря, силы натяжения - это каждая из этих сил, которая поддерживает канат без разрушения .
Физика и инженерия говорят о механическом напряжении, чтобы обозначить силу на единицу площади в окружении материальной точки на поверхности тела. Механическое напряжение может быть выражено в единицах силы, деленных на единицы площади.
Напряжение также является физической величиной, которая приводит электроны через проводник в замкнутую электрическую цепь, которая вызывает протекание электрического тока. В этом случае напряжение можно назвать напряжением или разностью потенциалов .
С другой стороны, поверхностное натяжение жидкости - это количество энергии, необходимое для уменьшения площади ее поверхности на единицу площади. Следовательно, жидкость оказывает сопротивление, увеличивая ее поверхность.
Как найти силу натяжения
Зная, что сила
натяжения - это сила
, с которой натягивается линия или струна, можно найти натяжение в ситуации статического типа, если известны углы линий. Например, если нагрузка находится на склоне, а линия, параллельная последнему, препятствует перемещению груза вниз, натяжение разрешается, зная, что сумма горизонтальных и вертикальных составляющих задействованных сил должна давать ноль.
Первый шаг для выполнения этого расчета - нарисовать склон и поместить на него блок массы M. Справа увеличивается наклон, и в одной точке он встречает стену, от которой линия проходит параллельно первому. и связать блок, удерживая его на месте и создавая натяжение T. Далее вы должны отождествить угол наклона с греческой буквой, которая может быть «альфа», а силу, которую он оказывает на блок, с буквой N, поскольку речь идет о нормальной силе .
Из блока вектор должен быть нарисован перпендикулярно наклону и вверх, чтобы представить нормальную силу, и один вниз (параллельно оси y ), чтобы отобразить силу тяжести. Затем вы начинаете с формул.
Чтобы найти силу, F = M используется. g , где g - это его постоянное ускорение (в случае силы тяжести это значение равно 9, 8 м / с ^ 2 ). Единицей, используемой для результата, является ньютон, который обозначается буквой N. В случае нормальной силы его необходимо разложить по вертикальным и горизонтальным векторам, используя угол, который он образует с осью x : для вычисления вектора вверх g равен косинусу угла, а для вектора в направлении слева, к лоно этого.
Наконец, левая составляющая нормальной силы должна быть приравнена к правой стороне напряжения T, наконец, разрешив напряжение.
Латинская Америка
Латинская Америка (или Латинская Америка) - это понятие, которое относится к определенному набору стран, расположенных в Северной и Южной Америке. Разграничение этого набора может варьироваться, поскольку существуют различные критерии для конформации группы. В целом, Латинская Америка относится к американским странам, жители которых говорят на испанском или португальском языках. Таким образом, такие страны, как Ямайка или Багамские Острова, остаются вне группы. Однако в
популярное определение
жизнь
В латыни находится этимологическое происхождение слова жизнь. В частности, оно происходит от слова vita , которое, в свою очередь, происходит от греческого термина bios . Все они означают именно жизнь. Концепция жизни может быть определена с разных подходов. Наиболее распространенное понятие связано
популярное определение
глаз
Латинское слово ocŭlus происходит от глаз, это понятие обозначает орган, который обеспечивает зрение у животных и человека. Термин, во всяком случае, имеет другие значения. Как орган, глаз может обнаружить светимость и преобразовать ее изменения в нервный импульс, который интерпретируется мозгом. Хотя его де
популярное определение
звуковая дорожка
Первый необходимый шаг для того, чтобы раскрыть значение термина «саундтрек», - определить этимологическое происхождение двух слов, которые его формируют: Группа, которая, кажется, исходит от германского или франка в зависимости от того, что это значит. Сонора, которая происходит от латыни. В частности, это результат объединения глагола «sonare», который можно перевести как «создающий шум», и суффикса «-oro», который эквивалентен «полноте». Концепция группы
Продемонстрируем возможности теоремы Остроградского-Гаусса на нескольких примерах.
Поле бесконечной однородно заряженной плоскости
Поверхностная плотность заряда на произвольной плоскости площадью S определяется по формуле:
где dq – заряд, сосредоточенный на площади dS; dS – физически бесконечно малый участок поверхности.
Пусть σ во всех точках плоскости S одинакова. Заряд q – положительный. Напряженность во всех точках будет иметь направление, перпендикулярное плоскости S (рис. 2.11).
Очевидно, что в симметричных, относительно плоскости точках, напряженность будетодинакова по величине и противоположна по направлению.
Представим себе цилиндр с образующими, перпендикулярными плоскости, и основаниями ΔS , расположенными симметрично относительно плоскости (рис. 2.12).
 |
|||
| Рис. 2.11 | Рис. 2.12 | ||
Применим теорему Остроградского-Гаусса. Поток Ф Е через боковую часть поверхности цилиндра равен нулю, т.к.Дляоснования цилиндра
Суммарный поток через замкнутую поверхность (цилиндр) будет равен:
Внутри поверхности заключен заряд . Следовательно, из теоремы Остроградского–Гаусса получим:
;
откуда видно, что напряженность поля плоскости S равна:
| (2.5.1) |
Полученный результат не зависит от длины цилиндра. Это значит, что на любом расстоянии от плоскости
Поле двух равномерно заряженных плоскостей
Пусть две бесконечные плоскости заряжены разноименными зарядами с одинаковой по величине плотностью σ (рис. 2.13).
Результирующее поле, как было сказано выше, находится как суперпозиция полей, создаваемых каждой из плоскостей .
Тогда внутри плоскостей
| (2.5.2) |
Вне плоскостей напряженность поля
Полученный результат справедлив и для плоскостей конечных размеров, если расстояние между плоскостями гораздо меньше линейных размеров плоскостей (плоский конденсатор).
Между пластинами конденсатора действует сила взаимного притяжения (на единицу площади пластин):
где S – площадь обкладок конденсатора. Т.к. , то
 .
|
(2.5.5) |
Это формула для расчета пондермоторной силы.
Поле заряженного бесконечно длинного цилиндра (нити)
Пусть поле создается бесконечной цилиндрической поверхностью радиуса R, заряженной с постоянной линейной плотностью , где dq – заряд, сосредоточенный на отрезке цилиндра (рис. 2.14).
Из соображения симметрии следует, что Е в любой точке будет направлена вдоль радиуса, перпендикулярно оси цилиндра.
Представим вокруг цилиндра (нити) коаксиальную замкнутую поверхность (цилиндр в цилиндре ) радиуса r и длиной l (основания цилиндров перпендикулярно оси). Для оснований цилиндров для боковой поверхности т.е. зависит от расстояния r.
Следовательно, поток вектора через рассматриваемую поверхность, равен
При на поверхности будет заряд По теореме Остроградского-Гаусса , отсюда
 .
|
(2.5.6) |
Если , т.к. внутри замкнутой поверхности зарядов нет (рис.2.15).
Если уменьшать радиус цилиндра R (при ), то можно вблизи поверхности получить поле с очень большой напряженностью и, при , получить нить.
Поле двух коаксиальных цилиндров с одинаковой линейной плотностью λ, но разным знаком
Внутри меньшего и вне большего цилиндров поле будет отсутствовать (рис. 2.16).
В зазоре между цилиндрами, поле определяется так же, как и в предыдущем случае:
Это справедливо и для бесконечно длинного цилиндра, и для цилиндров конечной длины, если зазор между цилиндрами намного меньше длины цилиндров (цилиндрический конденсатор).
Поле заряженного пустотелого шара
Пустотелый шар (или сфера) радиуса R заряжен положительным зарядом с поверхностной плотностью σ. Поле в данном случае будет центрально симметричным, – в любой точке проходит через центр шара. ,и силовые линии перпендикулярны поверхности в любой точке. Вообразим вокруг шара – сферу радиуса r (рис. 2.17).
3.10 напряжение: Отношение растягивающего усилия к площади поперечного сечения звена при его номинальных размерах. Источник: ГОСТ 30188 97: Цепи грузоподъемные калиброванные высокопрочные. Технические условия …
напряжение сдвига - 2.1.5 напряжение сдвига: Отношение движущей силы к единице площади потока жидкости. Для ротационного вискозиметра поверхность ротора является площадью сдвига. Крутящий момент, приложенный к ротору, Тr, Н×м, вычисляют по формуле Тr = 9,81m(R0 +… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ Р 52726-2007: Разъединители и заземлители переменного тока на напряжение свыше 1 кВ и приводы к ним. Общие технические условия - Терминология ГОСТ Р 52726 2007: Разъединители и заземлители переменного тока на напряжение свыше 1 кВ и приводы к ним. Общие технические условия оригинал документа: 3.1 IP код: Система кодирования, характеризующая степени защиты, обеспечиваемые… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Виллем Эйнтховен - (нидерл. Willem Einthoven; 21 мая 1860, Семаранг 28 сентября 1927, Лейден) нидерландский физиолог, основоположник электрокардиографии. Сконструировал в 1903 году прибор для регистрации электрической активности сердца, впервые в 1906 году… … Википедия
Эйнтховен Виллем
Эйнтховен В. - Виллем Эйнтховен Виллем Эйнтховен (нидерл. Willem Einthoven; 21 мая 1860, Семаранг 28 сентября 1927, Лейден) нидерландский физиолог, основоположник электрокардиографии. Сконструировал в 1903 году прибор для регистрации электрической активности… … Википедия
галета - I. ГАЛЕТА I ы, ж. galette f. 1. кулин. Галет. Род теста для хлебеннаго, которое пекут в печи. Сл. пов. 1 334. || Большие сухие лепешки, приготовляемые чаще всего из пшеничной муки для морских плаваний, для продовольствия армии во время похода и в … Исторический словарь галлицизмов русского языка
Лампа накаливания - общего назначения (230 В, 60 Вт, 720 лм, цоколь E27, габаритная высота ок. 110 мм Лампа накаливания электрический источник св … Википедия
Электрические измерительные аппараты - Э. измерительными аппаратами называют приборы и приспособления, служащие для измерения Э., а также и магнитных величин. Большая часть измерений сводится к определению силы тока, напряжения (разности потенциалов) и количества электричества.… …
Электрическое освещение - § 1. Законы излучения. § 2. Тело, накаливаемое электрическим током. § 3. Угольная лампа накаливания. § 4. Изготовление ламп накаливания. § 5. История угольной лампочки накаливания. § 6. Лампы Нернста и Ауэра. § 7. Вольтова дуга постоянного тока.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
